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文档简介

流体的粘性主讲人:邱华副教授单位:动力与能源学院1.粘性现象

流动性

粘滞性Vmin=0流速分布VmaxVmin=0V∞V∞V∞1.粘性现象微团间存在阻力或牵引力内摩擦力流体质点/微团存在相对运动流体的粘性:流体所具有的抵抗流体质点或微团做相对运动的属性。F2.粘性产生的原因快层慢层不规则自由运动分子引力液体:气体:平均自由程长引力相对较小气体粘性主要取决于分子无规则运动平均自由程短引力强液体粘性主要取决分子间引力温度对气体和液体粘性的影响截然相反3.粘性的定量分析

牛顿内摩擦力定律(1687)平板剪切流动实验下板固定克服阻力匀速拉动上板V内摩擦力影响因素:正比于速度梯度du/dy正比于平板面积与流体有关与速度梯度的线性关系内摩擦力:切应力:μ:动力粘度,单位Pa.s牛顿流体水:10-3Pa.s蜂蜜:3Pa.s空气:18x10-6Pa.s20oC

库伦实验(1784)普通板涂蜡板细沙板衰减的原因:试验发现:三种圆板的衰减时间均相等不是圆板与液体之间的相互摩擦,而是液体内部的摩擦。例:

转轴直径d=0.036m,轴承长度l=1m,轴与轴承之间的缝隙宽度δ=0.02mm,其中充满动力粘度=0.72Pa.s的油,如果轴的转速n=200rpm,求转轴克服油的粘性阻力所消耗的功率。转轴轴承粘性阻力:解:阻力矩:消耗功率:例:

旋转式粘度计由内外筒构成,内筒半径为r1,外筒半径为r2,内筒用扭力弹簧固定,外筒以等角速度ω旋转,两筒的径向间隙为δ1,底面间隙为δ2,内外筒间充入被测液体至h高度,如果扭力弹簧上的扭矩为M,求被测液体的粘性系数。例:

一个底面积为40cm×45cm,高为1cm的木块,质量为5kg,沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知v=1m/s,δ=1mm,求润滑油的黏度系数μ。解:F=3.73N

动力粘度VS运动粘度μ:动力粘度,单位Pa.s:运动粘度,单位m2/s,mm2/s(cSt)如果两个流场具有相同的几何环境和运动环境:当流体的运动粘度相等(

μ不一定相等)时,则这两个流场是动力相似的决定了流场的粘性力和惯性力之间的关系决定了流场的粘性力运动粘度:0.6~50cSt运动粘度:1000cSt、3000cSt

动力粘度VS运动粘度μ:动力粘度,单位Pa.s:运动粘度,单位m2/s,mm2/s(cSt)如果两个流场具有相同的几何环境和运动环境:当流体的运动粘度相等(

μ不一定相等)时,则这两个流场是动力相似的决定了流场的粘性力和惯性力之间的关系决定了流场的粘性力流体1流体2运动粘度相同动力粘度不同粘性阻力不同落下时间不同

牛顿流体VS非牛顿流体牛顿流体:切应力与速度梯度满足线性关系非牛顿流体:切应力与速度梯度不满足线性关系例如水、空气、酒精等例如泥浆、油漆、高分子溶液等牛顿流体胀塑性流体假塑性流体塑性流体牛顿流体:水胀塑性流体μ逐渐增大μ逐渐增大假塑性流体:番茄酱4.粘性的影响牛顿内摩擦规律粘性将以内摩擦形式表现出来改变流体流动层流流动湍流流动边界层流动与粘性相关概念雷诺数流动损失

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